JP5760303B2 - Heat supply system - Google Patents

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Description

本発明は、熱供給システムに関する。   The present invention relates to a heat supply system.

熱供給システムとしては、ボイラで生成した蒸気の熱を対象物に伝える構成が一般的に知られている(例えば、特許文献1参照)。また、ヒートポンプの媒体の熱を対象物に伝える構成が知られている。ヒートポンプは、サイクル外の熱(低温熱源の熱)を利用することにより、エネルギー利用効率が比較的高いことが知られている。   As a heat supply system, a configuration is generally known in which the heat of steam generated by a boiler is transmitted to an object (see, for example, Patent Document 1). In addition, a configuration in which heat of a heat pump medium is transmitted to an object is known. It is known that a heat pump has a relatively high energy utilization efficiency by utilizing heat outside the cycle (heat of a low-temperature heat source).

特開平6−249450号公報JP-A-6-249450

ボイラを用いたシステムは、一次エネルギー効率が比較的低い。一方、ヒートポンプを用いたシステムは、低温熱源から供給される熱量及び温度が不安定であると、熱需要に十分に対応できない状況が生じる可能性がある。   A system using a boiler has a relatively low primary energy efficiency. On the other hand, in a system using a heat pump, if the amount of heat and temperature supplied from a low-temperature heat source are unstable, there may be a situation where the heat demand cannot be sufficiently met.

本発明は、エネルギー効率の高い熱供給システムを提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide a heat supply system with high energy efficiency.

本発明の態様に従えば、外部装置に向けて空気を供給する供給装置と、第2流体が流れるヒートポンプを含む第1装置であって、前記第2流体の熱が前記空気に伝達可能な前記第1装置と、前記第1装置からの前記空気を加熱する第2装置と、前記ヒートポンプを、部分負荷状態を含む全負荷と無負荷の間の負荷状態で運転制御する制御装置と、を備え、前記第2装置は第3流体を加熱し、前記第3流体の熱が前記第1装置からの前記空気に伝達可能であり、前記ヒートポンプは、前記第2装置から排出された前記第3流体からの熱を吸収可能な吸熱部を有し、前記吸熱部は、前記外部装置から排出された前記空気からの熱をさらに吸収可能であり、前記第2装置は、前記空気を加熱する燃焼室を有するボイラーであり、前記制御装置は、前記外部装置において要求される前記空気の流量と、一次エネルギー効率とに基づいて、前記ヒートポンプの負荷割合を制御する熱供給システムが提供される。 According to an aspect of the present invention, there is provided a first device that includes a supply device that supplies air toward an external device and a heat pump through which a second fluid flows, wherein the heat of the second fluid can be transferred to the air. A first device; a second device that heats the air from the first device; and a control device that controls the heat pump in a load state between a full load including a partial load state and a no-load state. The second device heats the third fluid, heat of the third fluid can be transferred to the air from the first device, and the heat pump discharges the third fluid discharged from the second device. A heat absorption part capable of absorbing heat from the air, the heat absorption part can further absorb heat from the air exhausted from the external device, and the second device is a combustion chamber for heating the air A boiler having the control device And the flow rate of the air required in the external device, based on the primary energy efficiency, the heat supply system for controlling the load ratio of the heat pump is provided.

この熱供給システムによれば、ヒートポンプを含む第1装置と他の第2装置との組み合わせの最適化が図られ、その結果、エネルギー効率の向上が図られる。   According to this heat supply system, the combination of the first device including the heat pump and the other second device is optimized, and as a result, the energy efficiency is improved.

一実施形態を示す概略図である。It is the schematic which shows one Embodiment. 乾燥用空気の熱交換の様子の一例示す図である(給水加熱(予熱)無し)。It is a figure which shows an example of the mode of heat exchange of the air for drying (no feed water heating (preheating)). 乾燥用空気の熱交換の様子の別の一例を示す図である(給水加熱(予熱)有り)。It is a figure which shows another example of the mode of the heat exchange of the air for drying (with water supply heating (preheating)). 熱供給システムの動作の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of operation | movement of a heat supply system. ヒートポンプにおける圧縮機の性能曲線の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the performance curve of the compressor in a heat pump. 低温熱源の温度と部分負荷効率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the temperature of a low-temperature heat source, and partial load efficiency. 他の実施形態を示す概略図である。It is the schematic which shows other embodiment.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図1は、一実施形態における熱供給システムS1を示す概略図である。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a heat supply system S1 according to an embodiment.

図1に示すように、熱供給システムS1は、ヒートポンプ(ヒートポンプ回路)20を有する第1加熱装置(第1装置)12と、ヒートポンプ以外の加熱装置を有する第2加熱装置(第2装置)14と、供給装置16と、制御装置18とを備える。制御装置18は、システム全体を統括的に制御する。熱供給システムS1の構成は設計要求に応じて様々に変更可能である。   As shown in FIG. 1, the heat supply system S1 includes a first heating device (first device) 12 having a heat pump (heat pump circuit) 20 and a second heating device (second device) 14 having a heating device other than the heat pump. And a supply device 16 and a control device 18. The control device 18 comprehensively controls the entire system. The configuration of the heat supply system S1 can be variously changed according to design requirements.

第1加熱装置12において、ヒートポンプ20は、蒸発、圧縮、凝縮、及び膨張の各工程からなるサイクルにより、低温の物体から熱を汲み上げ、高温の物体に熱を与える装置である。ヒートポンプは一般に、エネルギー効率が比較的高く、結果として、二酸化炭素等の排出量が比較的少ないという利点を有する。   In the first heating device 12, the heat pump 20 is a device that pumps heat from a low-temperature object and applies heat to the high-temperature object by a cycle including evaporation, compression, condensation, and expansion processes. A heat pump generally has the advantage of relatively high energy efficiency and, as a result, relatively low emissions of carbon dioxide and the like.

本実施形態において、ヒートポンプ20は、吸熱部21、圧縮部22、放熱部23、及び膨張部24を有し、これらは導管を介して接続されている。ヒートポンプ20において、導管内を作動流体が流れる。本実施形態において、ヒートポンプ20は、作動流体の熱を用いて供給装置16を流れる被加熱流体(第1流体、空気など)を加熱することができる。   In the present embodiment, the heat pump 20 has a heat absorption part 21, a compression part 22, a heat radiation part 23, and an expansion part 24, which are connected via a conduit. In the heat pump 20, the working fluid flows in the conduit. In the present embodiment, the heat pump 20 can heat the heated fluid (first fluid, air, etc.) flowing through the supply device 16 using the heat of the working fluid.

吸熱部21では、主経路25を流れる作動流体がサイクル外の熱源(低温熱源)の熱を吸収する。本実施形態において、ヒートポンプ20の吸熱部21は、外部装置90の放熱管91に熱的に接続され、その内部で作動流体が蒸発する蒸発器を含む。放熱管91を流れる媒体(冷媒など)の熱がヒートポンプ20の吸熱部21に吸収される。熱源として、外部装置90の排熱を利用することも可能である。吸熱部21が大気など他の熱源の熱を吸収する構成とすることもできる。後述するように、本実施形態において、吸熱部21は、第2加熱装置14から排出された流体(ドレン)からの熱を吸収可能であり、さらに、外部装置95から排出された流体(排ガス)からの熱を吸収可能である。   In the heat absorption part 21, the working fluid flowing through the main path 25 absorbs heat from a heat source outside the cycle (low temperature heat source). In this embodiment, the heat absorption part 21 of the heat pump 20 includes an evaporator that is thermally connected to the heat radiating pipe 91 of the external device 90 and in which the working fluid evaporates. The heat of the medium (refrigerant, etc.) flowing through the heat radiating pipe 91 is absorbed by the heat absorbing part 21 of the heat pump 20. It is also possible to use the exhaust heat of the external device 90 as a heat source. The heat absorption part 21 can also be configured to absorb the heat of other heat sources such as the atmosphere. As will be described later, in the present embodiment, the heat absorbing unit 21 can absorb heat from the fluid (drain) discharged from the second heating device 14, and further, the fluid (exhaust gas) discharged from the external device 95. Can absorb heat from

圧縮部22は、圧縮機等によって作動流体を圧縮する。この際、通常、作動流体の温度が上がる。圧縮部22は、単段圧縮構造、又は作動流体を複数段に圧縮する多段圧縮構造を有することができる。圧縮の段数は、熱供給システムS1の仕様に応じて設定され、1、2、3、4、5、6、7、8、9、あるいは10以上である。圧縮部22は、軸流圧縮機、遠心圧縮機、レシプロ式圧縮機、ロータリー式圧縮機などの様々な圧縮機のうち、作動流体の圧縮に適するものが適用される。圧縮機には動力が供給される。多段圧縮構造を有する圧縮部22において、多軸圧縮構造又は同軸圧縮構造が適用可能である。   The compression unit 22 compresses the working fluid by a compressor or the like. At this time, the temperature of the working fluid usually increases. The compression unit 22 can have a single-stage compression structure or a multistage compression structure that compresses the working fluid into a plurality of stages. The number of compression stages is set according to the specification of the heat supply system S1, and is 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, or 10 or more. Among the various compressors such as an axial flow compressor, a centrifugal compressor, a reciprocating compressor, and a rotary compressor, a compressor suitable for compressing the working fluid is applied. Power is supplied to the compressor. In the compression unit 22 having a multistage compression structure, a multiaxial compression structure or a coaxial compression structure can be applied.

放熱部23は、圧縮部22で圧縮された作動流体が流れる導管を有し、主経路25内を流れる作動流体の熱をサイクル外の熱源(被加熱流体)に与える。放熱部の数は、システムS1の仕様に応じて設定され、1、2、3、4、5、6、7、8、9、あるいは10以上である。   The heat radiating part 23 has a conduit through which the working fluid compressed by the compressing part 22 flows, and gives heat of the working fluid flowing in the main path 25 to a heat source (heated fluid) outside the cycle. The number of heat radiation units is set according to the specification of the system S1, and is 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, or 10 or more.

本実施形態において、放熱部23は、第1放熱部23Aと、第2放熱部23Bとを有する。第1放熱部23Aは、圧縮部22からの作動流体が流れ、その作動流体からの熱が供給装置16を流れる被加熱流体に伝わる導管を有する。第2放熱部23Bは、第1放熱部23Aからの作動流体が流れ、その作動流体からの熱が第2加熱装置14を流れる流体に伝わる導管を有する。本実施形態において、ヒートポンプ20は、第1放熱部23A及び/又は第2放熱部23Bを流れる作動流体の流量を制御する構成を有することができる。この構成において、例えば、ヒートポンプ20は、バイパス経路、流量センサ、流路制御弁などを有することができる。   In the present embodiment, the heat radiating portion 23 includes a first heat radiating portion 23A and a second heat radiating portion 23B. The first heat radiating unit 23 </ b> A includes a conduit through which the working fluid from the compression unit 22 flows and heat from the working fluid is transmitted to the heated fluid that flows through the supply device 16. The second heat radiating portion 23B has a conduit through which the working fluid from the first heat radiating portion 23A flows and heat from the working fluid is transmitted to the fluid flowing through the second heating device 14. In the present embodiment, the heat pump 20 can have a configuration for controlling the flow rate of the working fluid flowing through the first heat radiating portion 23A and / or the second heat radiating portion 23B. In this configuration, for example, the heat pump 20 can include a bypass path, a flow sensor, a flow path control valve, and the like.

膨張部24は、減圧弁またはタービン等によって作動流体を膨張させる。この際、通常、作動流体の温度が下がる。タービンを使用した場合には膨張部24から動力を取り出すことができ、その動力を例えば圧縮部22に供給してもよい。ヒートポンプ20に使用される作動流体として、フロン系媒体(HFC 245fa、R134aなど)、アンモニア、水、二酸化炭素、空気などの公知の様々な熱媒体が、システムS1の仕様及び熱バランスなどに応じて用いられる。ヒートポンプ20の放熱部23を流れる作動流体の少なくとも一部が超臨界状態にできる。   The expansion unit 24 expands the working fluid by a pressure reducing valve, a turbine, or the like. At this time, the temperature of the working fluid usually decreases. When a turbine is used, power can be taken out from the expansion unit 24, and the power may be supplied to the compression unit 22, for example. As a working fluid used in the heat pump 20, various known heat media such as a fluorocarbon medium (HFC 245fa, R134a, etc.), ammonia, water, carbon dioxide, air, and the like are selected according to the specifications and heat balance of the system S1. Used. At least a part of the working fluid flowing through the heat radiating portion 23 of the heat pump 20 can be in a supercritical state.

本実施形態において、第2加熱装置14は、ヒートポンプ以外の加熱装置として、ボイラ40を有する。本実施形態において、ボイラ40は、油やガスなどの燃料を燃焼させてその燃焼熱によって熱媒体(水など)を加熱する。ボイラ40としては公知の様々な形態が適用可能である。追加的又は代替的に、第2加熱装置14は、電気ヒータなどの他の加熱装置を有することができる。   In this embodiment, the 2nd heating apparatus 14 has the boiler 40 as heating apparatuses other than a heat pump. In this embodiment, the boiler 40 burns fuels, such as oil and gas, and heats a heat medium (water etc.) with the combustion heat. Various known forms can be applied as the boiler 40. Additionally or alternatively, the second heating device 14 can have other heating devices such as an electric heater.

本実施形態において、第2加熱装置14は、ヒートポンプ20を流れる作動流体の熱が熱媒体(水など)に伝わる予熱部(給水加熱部)142と、予熱部142からの熱媒体を加熱する加熱部144とを有する。第2加熱装置14は、さらに、熱媒体としての水が流れる導管、ポンプなどの流体駆動機器、流体制御用の弁などを有することができる。   In the present embodiment, the second heating device 14 heats the heat medium from the preheating unit (feed water heating unit) 142 in which the heat of the working fluid flowing through the heat pump 20 is transmitted to the heat medium (water or the like), and the preheating unit 142. Part 144. The second heating device 14 can further include a conduit through which water as a heat medium flows, a fluid drive device such as a pump, a valve for fluid control, and the like.

予熱部142は、第1加熱装置12におけるヒートポンプ20の第2放熱部23Bに熱的に接続されかつ水が流れる導管を含む。予熱部142と第2放熱部23Bを含んで熱交換器31が構成される。熱交換器31は、低温の流体(第2加熱装置14(ボイラ40)に供給される水)と高温の流体(ヒートポンプ20内の作動流体)とが対向して流れる向流型の熱交換構造を有することができる。あるいは、熱交換器31は、高温流体と低温流体とが並行して流れる並行流型の熱交換構造を有してもよい。本実施形態において、熱交換器31の熱交換構造として、公知の様々なものを採用することができる。第2放熱部23Bの導管と予熱部142の導管とは互いに接触あるいは隣接して配置される。例えば、第2放熱部23Bの導管を、予熱部142の導管の外周面や内部に配設することができる。予熱部142において、ヒートポンプ20の放熱部23からの伝達熱によって、導管内の水が予熱されて温度上昇する(給水加熱)。   The preheating unit 142 includes a conduit that is thermally connected to the second heat radiating unit 23B of the heat pump 20 in the first heating device 12 and through which water flows. The heat exchanger 31 is configured including the preheating unit 142 and the second heat radiation unit 23B. The heat exchanger 31 has a counter-current heat exchange structure in which a low-temperature fluid (water supplied to the second heating device 14 (boiler 40)) and a high-temperature fluid (working fluid in the heat pump 20) flow opposite to each other. Can have. Alternatively, the heat exchanger 31 may have a parallel flow type heat exchange structure in which a high-temperature fluid and a low-temperature fluid flow in parallel. In the present embodiment, various known heat exchange structures of the heat exchanger 31 can be employed. The conduit of the second heat radiating portion 23B and the conduit of the preheating portion 142 are disposed in contact with or adjacent to each other. For example, the conduit of the second heat radiating portion 23B can be disposed on the outer peripheral surface or inside of the conduit of the preheating portion 142. In the preheating part 142, the water in the conduit is preheated by the heat transferred from the heat radiating part 23 of the heat pump 20, and the temperature rises (feed water heating).

加熱部144は、予熱部142からの予熱された水をさらに加熱する。本実施形態において、加熱部144はボイラ40の燃焼室42に熱的に接続される。他の実施形態において、加熱部144は電気ヒータに熱的に接続されることができる。加熱部144において、ボイラ40の燃焼室42からの伝達熱によって、導管内の水が蒸発して蒸気となる。   The heating unit 144 further heats the preheated water from the preheating unit 142. In the present embodiment, the heating unit 144 is thermally connected to the combustion chamber 42 of the boiler 40. In other embodiments, the heating portion 144 can be thermally connected to an electric heater. In the heating unit 144, the water in the conduit evaporates into steam by the heat transferred from the combustion chamber 42 of the boiler 40.

供給装置16は、第1加熱装置12及び第2加熱装置14を用いて加熱された流体(被加熱流体)を外部装置95に供給する。供給装置16は、第1加熱部62と、第2加熱部64とを有する。供給装置16は、さらに、被加熱流体が流れる導管、ポンプなどの流体駆動機器、流体制御用の弁などを有することができる。   The supply device 16 supplies the fluid (heated fluid) heated using the first heating device 12 and the second heating device 14 to the external device 95. The supply device 16 includes a first heating unit 62 and a second heating unit 64. The supply device 16 can further include a conduit through which the fluid to be heated flows, a fluid drive device such as a pump, a valve for fluid control, and the like.

本実施形態において、被加熱流体は空気であり、外部装置95には高温の空気(乾燥用空気)が供給される。他の実施形態において、被加熱流体は乾燥用以外の空気、あるいは空気以外の流体にできる。空気以外の被加熱流体としては、例えば、圧縮水、薬品、粘性液などが挙げられる。   In the present embodiment, the fluid to be heated is air, and high temperature air (drying air) is supplied to the external device 95. In other embodiments, the fluid to be heated can be air other than drying or a fluid other than air. Examples of heated fluids other than air include compressed water, chemicals, and viscous liquids.

第1加熱部62は、第1加熱装置12におけるヒートポンプ20の第1放熱部23Aに熱的に接続されかつ空気が流れる導管を含む。第1加熱部62と第1放熱部23Aを含んで熱交換器32が構成される。熱交換器32は、低温の流体(供給装置16内の空気)と高温の流体(ヒートポンプ20内の作動流体)とが対向して流れる向流型の熱交換構造を有することができる。あるいは、熱交換器32は、高温流体と低温流体とが並行して流れる並行流型の熱交換構造を有してもよい。本実施形態において、熱交換器32の熱交換構造として、公知の様々なものを採用することができる。第1放熱部23Aの導管と第1加熱部62の導管とは互いに接触あるいは隣接して配置される。例えば、第1放熱部23Aの導管を、第1加熱部62の導管の外周面や内部に配設することができる。第1加熱部62において、ヒートポンプ20の第1放熱部23Aからの伝達熱によって、導管内の空気が温度上昇する。   The first heating unit 62 includes a conduit that is thermally connected to the first heat radiating unit 23A of the heat pump 20 in the first heating device 12 and through which air flows. The heat exchanger 32 is configured including the first heating unit 62 and the first heat radiating unit 23A. The heat exchanger 32 can have a countercurrent heat exchange structure in which a low-temperature fluid (air in the supply device 16) and a high-temperature fluid (working fluid in the heat pump 20) flow opposite to each other. Alternatively, the heat exchanger 32 may have a parallel flow type heat exchange structure in which a high-temperature fluid and a low-temperature fluid flow in parallel. In the present embodiment, various known heat exchange structures of the heat exchanger 32 can be employed. The conduit of the first heat radiating part 23A and the conduit of the first heating part 62 are arranged in contact with or adjacent to each other. For example, the conduit of the first heat radiating unit 23 </ b> A can be disposed on the outer peripheral surface or inside of the conduit of the first heating unit 62. In the first heating unit 62, the temperature of the air in the conduit rises due to the heat transferred from the first heat radiating unit 23 </ b> A of the heat pump 20.

第2加熱部64は、第2加熱装置14の放熱部146に熱的に接続されかつ第1加熱部62からの空気が流れる導管を含む。第2加熱部64と放熱部146を含んで熱交換器33が構成される。熱交換器33は、低温の流体(供給装置16内の空気)と高温の流体(放熱部146内の蒸気)とが対向して流れる向流型の熱交換構造を有することができる。あるいは、熱交換器33は、高温流体と低温流体とが並行して流れる並行流型の熱交換構造を有してもよい。本実施形態において、熱交換器33の熱交換構造として、公知の様々なものを採用することができる。放熱部146の導管と第2加熱部64の導管とは互いに接触あるいは隣接して配置される。例えば、放熱部146の導管を、第2加熱部64の導管の外周面や内部に配設することができる。第2加熱部64において、第2加熱装置14の放熱部146からの伝達熱によって、導管内の空気がさらに温度上昇する。   The second heating unit 64 includes a conduit that is thermally connected to the heat dissipation unit 146 of the second heating device 14 and through which the air from the first heating unit 62 flows. The heat exchanger 33 is configured including the second heating unit 64 and the heat radiating unit 146. The heat exchanger 33 may have a countercurrent heat exchange structure in which a low-temperature fluid (air in the supply device 16) and a high-temperature fluid (steam in the heat radiation unit 146) flow opposite to each other. Alternatively, the heat exchanger 33 may have a parallel flow type heat exchange structure in which a high-temperature fluid and a low-temperature fluid flow in parallel. In the present embodiment, various known heat exchange structures of the heat exchanger 33 can be employed. The conduit of the heat radiating unit 146 and the conduit of the second heating unit 64 are disposed in contact with or adjacent to each other. For example, the conduit of the heat radiating unit 146 can be disposed on the outer peripheral surface or inside of the conduit of the second heating unit 64. In the second heating unit 64, the temperature of the air in the conduit further increases due to the heat transferred from the heat radiating unit 146 of the second heating device 14.

本実施形態において、供給装置16からの被加熱流体(乾燥用空気)の出力温度は、熱需要に応じて変化できる。出力温度は、例えば、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、又は200℃以上にできる。   In the present embodiment, the output temperature of the fluid to be heated (drying air) from the supply device 16 can be changed according to the heat demand. The output temperature can be, for example, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, or 200 ° C. or higher.

本実施形態において、システムS1は、熱出力後の第2加熱装置14(ボイラ40)からの流体(ドレン)を再利用するための第1戻り経路70を有する。放熱部146からの放熱した後の流体が第1戻り経路70を流れる。第1戻り経路70からの流体(水)は、放熱管91を流れ、第1加熱装置12(ヒートポンプ20の吸熱部21)の作動流体と熱交換できる。第1戻り経路70からの流体の熱がヒートポンプ20の吸熱部21に吸収される。または、戻り経路70からの流体(水)は、第2加熱装置14(ボイラ40)に再び投入される。第2加熱装置14からの余剰流体は、適宜に外部に排出することができる。流体の再利用により、運転コストの削減が図られる。   In the present embodiment, the system S1 has a first return path 70 for reusing fluid (drain) from the second heating device 14 (boiler 40) after heat output. The fluid after radiating heat from the heat radiating portion 146 flows through the first return path 70. The fluid (water) from the first return path 70 flows through the heat radiating pipe 91 and can exchange heat with the working fluid of the first heating device 12 (the heat absorbing portion 21 of the heat pump 20). The heat of the fluid from the first return path 70 is absorbed by the heat absorption part 21 of the heat pump 20. Alternatively, the fluid (water) from the return path 70 is charged again into the second heating device 14 (boiler 40). Excess fluid from the second heating device 14 can be appropriately discharged to the outside. By reusing the fluid, the operation cost can be reduced.

また、本実施形態において、システムS1は、熱出力後の外部装置95からの被加熱流体(排ガス)を再利用するための第2戻り経路72を有する。外部装置95からの放熱した後の流体が第2戻り経路72を流れる。第2戻り経路72からの流体(空気)は、放熱管74を流れる。第2戻り経路72の放熱管74は、低温熱源側の外部装置90の放熱管91に流体的に接続された導管93に熱的に接続される。第2戻り経路72からの流体(空気)の熱が導管93を流れる媒体(冷媒など)に吸収される。その媒体が放熱管91を流れ、その熱がヒートポンプ20の吸熱部21に吸収される。流体の再利用により、運転コストの削減が図られる。   In the present embodiment, the system S1 has a second return path 72 for reusing the heated fluid (exhaust gas) from the external device 95 after heat output. The fluid after radiating heat from the external device 95 flows through the second return path 72. The fluid (air) from the second return path 72 flows through the heat radiating pipe 74. The heat radiating pipe 74 of the second return path 72 is thermally connected to a conduit 93 fluidly connected to the heat radiating pipe 91 of the external device 90 on the low temperature heat source side. The heat of the fluid (air) from the second return path 72 is absorbed by the medium (refrigerant etc.) flowing through the conduit 93. The medium flows through the heat radiating pipe 91, and the heat is absorbed by the heat absorbing portion 21 of the heat pump 20. By reusing the fluid, the operation cost can be reduced.

本実施形態において、システムS1は、外部装置95における熱需要情報(要求温度、要求流量)、ボイラ40の出力情報(温度、圧力など)、及びヒートポンプ20に対する低温熱源情報(外部装置90における排熱情報など)をそれぞれ検出するセンサを必要に応じて有する。制御装置18は、各種情報に基づき、システムS1全体を統括的に制御することができる。   In the present embodiment, the system S1 includes heat demand information (required temperature, required flow rate) in the external device 95, output information (temperature, pressure, etc.) of the boiler 40, and low-temperature heat source information for the heat pump 20 (exhaust heat in the external device 90). Sensors for detecting information, etc.) as necessary. The control device 18 can comprehensively control the entire system S1 based on various information.

本実施形態において、制御装置18は、ヒートポンプ20を、部分負荷状態を含む全負荷と無負荷の間の負荷状態で運転制御することができる。本実施形態によれば、ヒートポンプ20の部分負荷運転とボイラ40によるバックアップとを含む制御により、システムS1全体のエネルギー効率の向上が図られる。   In the present embodiment, the control device 18 can control the operation of the heat pump 20 in a load state between a full load including a partial load state and no load. According to the present embodiment, the control including the partial load operation of the heat pump 20 and the backup by the boiler 40 can improve the energy efficiency of the entire system S1.

また、本実施形態において、ヒートポンプ20を用いて加熱した被加熱流体としての空気(外部装置95に供給される流体)を、ボイラ40を用いてさらに加熱することができる。そのため、比較的高温の流体を外部装置95に供給でき、比較的高レベルの熱需要にも柔軟に対応できる。   In the present embodiment, air (fluid supplied to the external device 95) as a fluid to be heated heated using the heat pump 20 can be further heated using the boiler 40. Therefore, a relatively high temperature fluid can be supplied to the external device 95, and it can flexibly respond to a relatively high level of heat demand.

ここで、熱交換におけるエネルギー保存則から以下の式(1)及び式(1’)が成り立つ。なお、以下の説明において、A:伝熱面積[m2]、G:質量流量[kg/s]、h:エンタルピ[J/kg/K]、k:熱貫流率[J/s/m2/K]、T:温度[K]、W:熱量[J/s]である。各式における添え字は、Air:空気、BS;ボイラ蒸気、BFW:ボイラ給水、D:需要(デマンド)、HP:ヒートポンプ、WH:給水加熱器、in:入口、out:出口、である。 Here, the following formulas (1) and (1 ′) hold from the energy conservation law in heat exchange. In the following description, A: heat transfer area [m 2 ], G: mass flow rate [kg / s], h: enthalpy [J / kg / K], k: heat transmissivity [J / s / m 2] / K], T: temperature [K], W: heat quantity [J / s]. The subscripts in each equation are: Air: air, BS: boiler steam, BFW: boiler feed water, D: demand (demand), HP: heat pump, WH: feed water heater, in: inlet, out: outlet.

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ここで、ΔWBFWは適切な値とし、ゼロであってもよい。 Here, ΔW BFW is an appropriate value and may be zero.

図2は、ヒートポンプ20による給水加熱(ボイラ40における予熱)”無し”の場合における、乾燥用空気の熱交換の様子を示す。図2では、ヒートポンプ20を超臨界状態の作動流体が流れる場合を想定している。凝縮域においても同様に設定可能である。   FIG. 2 shows a state of heat exchange of the drying air when the feed water heating by the heat pump 20 (preheating in the boiler 40) is “none”. In FIG. 2, it is assumed that a supercritical working fluid flows through the heat pump 20. The same can be set in the condensation area.

HP−in、THP−out、TAir−inが確定すれば、例えば以下の式(2)及び式(2’)を用いてTAir−outを求めることができる。 If T HP-in , T HP-out , and T Air-in are determined, T Air-out can be obtained using, for example, the following equations (2) and (2 ′).

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つまり、乾燥用空気を入口温度(大気温度)からTAir−outまでをヒートポンプ20によって加熱し、TAir−outからTDまでをボイラによる蒸気で加熱する。 That is, the drying air is heated from the inlet temperature (atmospheric temperature) to T Air-out by the heat pump 20, and from T Air-out to TD is heated by steam from the boiler.

図3は、ヒートポンプ20による給水加熱(ボイラ40における予熱)”有り”の場合における、乾燥用空気の熱交換の様子を示す。基本的には、ヒートポンプ20による供給熱量が十分にあれば、給水加熱を行ったほうが、ヒートポンプ20の利用率向上につながり、省エネルギーの実現に有利であると考えられる。   FIG. 3 shows a state of heat exchange of the drying air when the feed water heating by the heat pump 20 (preheating in the boiler 40) is “present”. Basically, if the amount of heat supplied by the heat pump 20 is sufficient, it is considered that heating the feed water leads to an improvement in the utilization rate of the heat pump 20 and is advantageous in realizing energy saving.

HP−WHin、TBFW−out、TBFW−inが確定すれば、例えば以下の式(3)を用いて、THP−WHoutを求めることができる。 If T HP-WHin , T BFW-out , and T BFW-in are determined, T HP-WHout can be obtained using, for example, the following equation (3).

BFW−outが確定しないときは、初めに、仮にTBFW−outの初期値を式(3)に入力し、計算によりTHP−WHoutの適切な値が得られれば終了する。そうでない場合は、TBFW−outの初期値を入れ替えて再計算を行う。 When T BFW-out is not fixed, first, the initial value of T BFW-out is temporarily input into Equation (3), and the process ends when an appropriate value of T HP-WHout is obtained by calculation. Otherwise, recalculation is performed by replacing the initial value of TBFW-out .

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BFW−outはヒートポンプ20の供給可能熱量に応じて、システム全体で省エネになる最適な値があると考えられる(最終的にTBFW−outをある範囲調整し、最適点を決定する)。 T BFW-out is in response to the supply heat quantity of the heat pump 20, believed to be the optimum value that is energy saving in the entire system (eventually range adjustment is a T BFW-out, to determine the optimal point).

その後、乾燥用空気の加熱の計算は、ヒートポンプ20による給水加熱が無い場合と同様に行う。   Thereafter, the heating of the drying air is calculated in the same manner as when there is no feed water heating by the heat pump 20.

蒸気流量に関しては式(1)より以下の式(4)及び式(5)のように計算できる。   The steam flow rate can be calculated from the equation (1) as in the following equations (4) and (5).

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低温熱源の流量・温度は時間により変動する可能性がある。その場合においてもプロセスへの乾燥のための熱供給は確実に実施する必要がある。   The flow rate and temperature of the low-temperature heat source may vary with time. Even in that case, it is necessary to reliably supply heat for drying the process.

図4は、システムS1の動作の一例を示すフローチャートである。
図4に示すように、まず、熱需要に関する情報(温度及び流量)、ボイラ40の出口条件(温度及び圧力)、給水条件、及びヒートポンプ20に対する低温熱源条件(温排熱条件、温度及び流量)などの入力が行われる(ステップ301、302、303)。
FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of the operation of the system S1.
As shown in FIG. 4, first, information related to heat demand (temperature and flow rate), outlet conditions (temperature and pressure) of the boiler 40, water supply conditions, and low-temperature heat source conditions (heat exhaust heat conditions, temperature and flow rate) for the heat pump 20. Are input (steps 301, 302, and 303).

次に、入力された情報とヒートポンプ20の性能に関する情報とに基づき、乾燥用空気をできるだけ高い温度にするようにヒートポンプ20の出力(温度及び流量)が決定される(ステップ304)。   Next, based on the input information and information on the performance of the heat pump 20, the output (temperature and flow rate) of the heat pump 20 is determined so that the temperature of the drying air is as high as possible (step 304).

次に、ヒートポンプ20の出力だけで乾燥用空気の仕様(温度・流量)を満たすことができるか否かの判定が行われる(ステップ305)。空気仕様を満たす場合、ボイラ40からの熱媒体の供給が無い条件が設定される(ステップ306)。空気仕様を満たさない場合、式(5)を用いて、ボイラ40からの蒸気流量が決定される(ステップ307)。   Next, it is determined whether or not the specifications (temperature / flow rate) of the drying air can be satisfied only by the output of the heat pump 20 (step 305). When the air specification is satisfied, a condition in which no heat medium is supplied from the boiler 40 is set (step 306). When the air specification is not satisfied, the steam flow rate from the boiler 40 is determined using the equation (5) (step 307).

次に、決定された蒸気流量に基づき、ヒートポンプ20による給水加熱(ボイラ40における予熱)に関する計算が行われる(ステップ308)。また、ヒートポンプ20による給水加熱(ボイラ40における予熱)”有り”の場合について、同様に、ボイラ40からの必要な蒸気流量が算出される(ステップ309)。   Next, based on the determined steam flow rate, calculation relating to feed water heating (preheating in the boiler 40) by the heat pump 20 is performed (step 308). Similarly, in the case where the feed water heating by the heat pump 20 (preheating in the boiler 40) is “present”, the necessary steam flow rate from the boiler 40 is similarly calculated (step 309).

次に、給水加熱”有り”の場合、給水加熱”無し”の場合の双方について、システムS1全体の一次エネルギー効率が算出される(ステップ310)。一次エネルギー効率=COP×発電効率×WHP/W+ボイラ効率×W/WNext, the primary energy efficiency of the entire system S1 is calculated for both the case of “with water supply heating” and the case of “without water supply heating” (step 310). Primary energy efficiency = COP × power generation efficiency × W HP / W D + boiler efficiency × W B / W D.

さらに、システムS1の一次エネルギー、経済性、環境性の評価を評価することができる(ステップ311)。この評価には、例えば経済性及び環境性などに関する所定の指標を用いることができる。   Further, the evaluation of the primary energy, economic efficiency, and environmental performance of the system S1 can be evaluated (step 311). For this evaluation, for example, a predetermined index relating to economic efficiency and environmental performance can be used.

また、ステップ311において、システムS1全体での省エネルギーの最適化が完了したかどうかを判定することができる。未完了の場合は、ヒートポンプ20の出力及び/又は給水加熱量(温度、予熱量)を変更することができる(ステップ312)。この場合、全負荷と部分負荷との間におけるヒートポンプ20の所定の負荷状態について、上述したものと同様に、一次エネルギー効率が算出される。ヒートポンプ20の複数の負荷状態について計算を行い、その結果、ヒートポンプ20の負荷状態及び給水加熱量について最適値を得ることができる。すなわち、制御装置18は、ヒートポンプ20の負荷割合と、ボイラ40における給水加熱量(予熱量)とを最適化することができる。   In step 311, it can be determined whether or not the energy saving optimization in the entire system S <b> 1 has been completed. If not completed, the output of the heat pump 20 and / or the feed water heating amount (temperature, preheating amount) can be changed (step 312). In this case, the primary energy efficiency is calculated in the same manner as described above for the predetermined load state of the heat pump 20 between the full load and the partial load. Calculation is performed for a plurality of load states of the heat pump 20, and as a result, optimum values can be obtained for the load state of the heat pump 20 and the feed water heating amount. That is, the control device 18 can optimize the load ratio of the heat pump 20 and the feed water heating amount (preheating amount) in the boiler 40.

上記一連のフローは、例えば、熱需要又は低温熱源条件が変化したときに実施することができる。システムS1は、最適条件に基づき、高いエネルギー効率で安定的な熱供給を実施可能である。   The above series of flows can be performed, for example, when the heat demand or the low temperature heat source conditions change. The system S1 can implement stable heat supply with high energy efficiency based on the optimum conditions.

上記フローにおいて、ヒートポンプ20の稼動は、乾燥のための熱需要に合わせて、低温熱源条件(温排熱条件)に従って実施できる。ヒートポンプ20の熱出力が不足する場合は、ボイラ40からの蒸気でそれを補うことができる。   In the above flow, the operation of the heat pump 20 can be performed according to the low temperature heat source condition (warm exhaust heat condition) in accordance with the heat demand for drying. When the heat output of the heat pump 20 is insufficient, it can be supplemented with steam from the boiler 40.

また、上記フローにおいて、ヒートポンプ20を用いてボイラ40の給水加熱(予熱)を実施し、給水加熱温度をある程度調整し、システムS1の全体で省エネルギーになるように設定できる。   Moreover, in the said flow, the feed water heating (preheating) of the boiler 40 can be implemented using the heat pump 20, the feed water heating temperature can be adjusted to some extent, and it can be set so that the whole system S1 can save energy.

システムS1の一次エネルギー評価において、一例として次の値が考えられる;COP(Coefficient of Performance、成績係数):3、発電効率:40%、ボイラ効率:90%。この場合、基本的にはヒートポンプ20の一次エネルギー効率は120%であり、ヒートポンプ20の稼働率を高めるのが有利である。   In the primary energy evaluation of the system S1, the following values are considered as an example: COP (Coefficient of Performance): 3, power generation efficiency: 40%, boiler efficiency: 90%. In this case, basically, the primary energy efficiency of the heat pump 20 is 120%, and it is advantageous to increase the operating rate of the heat pump 20.

ただし、ヒートポンプ20においては、図5及び図6に示すように、部分負荷効率が定負荷効率より高いケースがある。つまり、ヒートポンプ20の出力比率を下げたほうが全体効率が比較的高くなるケースがある。具体的には、低温熱源の温度が高い場合、すなわち、圧力比が小さい場合、部分負荷の効率が比較的高くなるケースがある。ヒートポンプ20の部分負荷運転を含めてシステムS1全体を制御することにより、エネルギー効率の向上が図られる。   However, in the heat pump 20, as shown in FIGS. 5 and 6, there is a case where the partial load efficiency is higher than the constant load efficiency. That is, there are cases where the overall efficiency is relatively high when the output ratio of the heat pump 20 is lowered. Specifically, when the temperature of the low-temperature heat source is high, that is, when the pressure ratio is small, the partial load efficiency may be relatively high. By controlling the entire system S1 including the partial load operation of the heat pump 20, the energy efficiency can be improved.

ここで、以下のケースについて、一次エネルギー効率の算出を行う。COP:3(定格)、発電効率:40%、W:100kW、ボイラ効率:90%とする。 Here, primary energy efficiency is calculated for the following cases. COP: 3 (rated), power generation efficiency: 40%, W D : 100 kW, boiler efficiency: 90%.

(1)ヒートポンプ20のみで全熱量を供給
例えば、W:100kW、COP:3(定格)とする。
一次エネルギー効率=COP×発電効率×WHP/W+ボイラ効率×W/W
=3×0.4×100/100+0.9×0/100
=1.2
(1) Supply the total amount of heat only by the heat pump 20 For example, W H : 100 kW, COP: 3 (rated).
Primary energy efficiency = COP × generating efficiency × W HP / W D + boiler efficiency × W B / W D
= 3 x 0.4 x 100/100 + 0.9 x 0/100
= 1.2

(2)ヒートポンプ部分負荷運転
例えば、W:50kW、COP:3(定格)とする。
一次エネルギー効率=COP×発電効率×WHP/W+ボイラ効率×W/W
=5×0.4×50/100+0.9×50/100
=1.45
(2) the heat pump part load operation for example, W D: 50kW, COP: a 3 (rating).
Primary energy efficiency = COP × generating efficiency × W HP / W D + boiler efficiency × W B / W D
= 5 x 0.4 x 50/100 + 0.9 x 50/100
= 1.45

つまり、上記例における全運転(100kW)時のCOPが3のヒートポンプ20において、部分負荷運転時(50kW)のCOPが5である場合、ヒートポンプ20の一次エネルギー効率は145%となる。   That is, in the heat pump 20 having a COP of 3 in the entire operation (100 kW) in the above example, when the COP in the partial load operation (50 kW) is 5, the primary energy efficiency of the heat pump 20 is 145%.

(3)ヒートポンプ部分負荷運転+ボイラ給水加熱
例えば、上記(2)の状態からボイラ給水加熱を実施し、実質的にWHP:55、W:45になったとする。
一次エネルギー効率=COP×発電効率×WHP/W+ボイラ効率×W/W
=5×0.4×55/100+0.9×45/100
=1.505
(3) Heat pump partial load operation + boiler feed water heating For example, it is assumed that boiler feed water heating is carried out from the state of (2) above and W HP : 55 and W B : 45 are obtained.
Primary energy efficiency = COP × generating efficiency × W HP / W D + boiler efficiency × W B / W D
= 5 x 0.4 x 55/100 + 0.9 x 45/100
= 1.505

このように、ボイラ40における給水加熱(予熱)を実施したほうが、システムS1全体の効率が向上する場合がある。   Thus, the efficiency of the entire system S1 may be improved by performing feed water heating (preheating) in the boiler 40.

ヒートポンプ20の部分負荷運転領域、及びヒートポンプ20を用いたボイラ40における給水加熱(予熱)を考慮することにより、ヒートポンプ20の運転の自由度が広がり、広い範囲でシステムS1の最大効率を求めることが可能である。つまり、システムS1は、ヒートポンプ20の自由度が広く、広い範囲で実質的な最大効率を得ることが可能である。   By considering the partial load operation region of the heat pump 20 and the feed water heating (preheating) in the boiler 40 using the heat pump 20, the degree of freedom of operation of the heat pump 20 is expanded, and the maximum efficiency of the system S1 can be obtained in a wide range. Is possible. That is, the system S1 has a wide degree of freedom of the heat pump 20, and can obtain a substantial maximum efficiency in a wide range.

ヒートポンプ20の熱出力は低温熱源の量に影響されるものの、本システムS1の構成により、安定して熱需要を満たすことができる。ヒートポンプ20とボイラ40の出力比を最適化することによって一次エネルギーの削減等に貢献できる。つまり、本実施形態によれば、低温熱源から供給される熱量及び温度が不安定であっても、安定して熱需要に対応できる。また、ヒートポンプ20とボイラ40の出力比の最適化が図られ、その結果、一次エネルギーの削減に寄与できる。   Although the heat output of the heat pump 20 is affected by the amount of the low-temperature heat source, the heat demand can be stably satisfied by the configuration of the system S1. By optimizing the output ratio between the heat pump 20 and the boiler 40, it is possible to contribute to the reduction of primary energy. That is, according to the present embodiment, even if the amount of heat and temperature supplied from the low-temperature heat source are unstable, it is possible to stably meet the heat demand. Moreover, optimization of the output ratio of the heat pump 20 and the boiler 40 is achieved, and as a result, it can contribute to reduction of primary energy.

図7は、他の実施形態における熱供給システムS2を示す概略図である。以下の説明では、上記実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。   FIG. 7 is a schematic diagram showing a heat supply system S2 in another embodiment. In the following description, the same components as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.

図2に示すように、熱供給システムS2は、図1のシステムS1と同様に、ヒートポンプ(ヒートポンプ回路)20を有する第1加熱装置(第1装置)12と、ヒートポンプ以外の加熱装置を有する第2加熱装置(第2装置)14と、供給装置16と、制御装置18とを備える。制御装置18は、システム全体を統括的に制御する。熱供給システムS2の構成は設計要求に応じて様々に変更可能である。   As shown in FIG. 2, the heat supply system S2 includes a first heating device (first device) 12 having a heat pump (heat pump circuit) 20 and a heating device other than the heat pump, like the system S1 in FIG. A two-heating device (second device) 14, a supply device 16, and a control device 18 are provided. The control device 18 comprehensively controls the entire system. The configuration of the heat supply system S2 can be variously changed according to design requirements.

本実施形態において、第2加熱装置14は、ヒートポンプ以外の加熱装置として、電気ヒータ48を有する。   In the present embodiment, the second heating device 14 includes an electric heater 48 as a heating device other than the heat pump.

また、本実施形態において、供給装置16は、第1加熱装置12及び第2加熱装置14(電気ヒータ48)を用いて加熱された流体(被加熱流体)を外部装置95に供給する。供給装置16は、第1加熱部62と、第2加熱部64とを有する。供給装置16は、さらに、被加熱流体が流れる導管、ポンプなどの流体駆動機器、流体制御用の弁などを有することができる。   In the present embodiment, the supply device 16 supplies the fluid (heated fluid) heated using the first heating device 12 and the second heating device 14 (electric heater 48) to the external device 95. The supply device 16 includes a first heating unit 62 and a second heating unit 64. The supply device 16 can further include a conduit through which the fluid to be heated flows, a fluid drive device such as a pump, a valve for fluid control, and the like.

本実施形態において、被加熱流体は空気であり、外部装置95には高温の空気(乾燥用空気)が供給される。他の実施形態において、被加熱流体は乾燥用以外の空気、あるいは空気以外の流体にできる。空気以外の被加熱流体としては、例えば、圧縮水、薬品、粘性液などが挙げられる。   In the present embodiment, the fluid to be heated is air, and high temperature air (drying air) is supplied to the external device 95. In other embodiments, the fluid to be heated can be air other than drying or a fluid other than air. Examples of heated fluids other than air include compressed water, chemicals, and viscous liquids.

第1加熱部62は、第1加熱装置12におけるヒートポンプ20の放熱部23に熱的に接続されかつ空気が流れる導管を含む。第1加熱部62と放熱部23を含んで熱交換器32が構成される。第1加熱部62において、ヒートポンプ20の放熱部23からの伝達熱によって、導管内の空気が温度上昇する。   The first heating unit 62 includes a conduit that is thermally connected to the heat radiating unit 23 of the heat pump 20 in the first heating device 12 and through which air flows. The heat exchanger 32 is configured including the first heating unit 62 and the heat radiating unit 23. In the first heating unit 62, the temperature of the air in the conduit rises due to the heat transferred from the heat radiating unit 23 of the heat pump 20.

第2加熱部64は、第2加熱装置14における電気ヒータ48の放熱部148に熱的に接続されかつ第1加熱部62からの空気が流れる導管を含む。本実施形態において、放熱部148と第2加熱部64の導管とは互いに接触あるいは隣接して配置される。例えば、放熱部148を、第2加熱部64の導管の外周面や内部に配設することができる。第2加熱部64において、第2加熱装置14の放熱部148からの伝達熱によって、導管内の空気がさらに温度上昇する。   The second heating unit 64 includes a conduit that is thermally connected to the heat radiating unit 148 of the electric heater 48 in the second heating device 14 and through which air from the first heating unit 62 flows. In the present embodiment, the heat radiation part 148 and the conduit of the second heating part 64 are arranged in contact with or adjacent to each other. For example, the heat radiating unit 148 can be disposed on the outer peripheral surface or inside of the conduit of the second heating unit 64. In the second heating unit 64, the temperature of the air in the conduit further increases due to the heat transferred from the heat radiating unit 148 of the second heating device 14.

本実施形態において、供給装置16からの被加熱流体(乾燥用空気)の出力温度は、熱需要に応じて変化できる。出力温度は、例えば、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、又は200℃以上にできる。   In the present embodiment, the output temperature of the fluid to be heated (drying air) from the supply device 16 can be changed according to the heat demand. The output temperature can be, for example, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, or 200 ° C. or higher.

本実施形態において、システムS2は、熱出力後の外部装置95からの被加熱流体(排ガス)を再利用するための第2戻り経路72を有する。外部装置95からの放熱した後の流体が第2戻り経路72を流れる。第2戻り経路72からの流体(空気)は、放熱管74を流れる。第2戻り経路72の放熱管74は、低温熱源側の外部装置90の放熱管91に流体的に接続された導管93に熱的に接続される。第2戻り経路72からの流体(空気)の熱が導管93を流れる媒体(冷媒など)に吸収される。その媒体が放熱管91を流れ、その熱がヒートポンプ20の吸熱部21に吸収される。流体の再利用により、運転コストの削減が図られる。   In the present embodiment, the system S2 has a second return path 72 for reusing the heated fluid (exhaust gas) from the external device 95 after heat output. The fluid after radiating heat from the external device 95 flows through the second return path 72. The fluid (air) from the second return path 72 flows through the heat radiating pipe 74. The heat radiating pipe 74 of the second return path 72 is thermally connected to a conduit 93 fluidly connected to the heat radiating pipe 91 of the external device 90 on the low temperature heat source side. The heat of the fluid (air) from the second return path 72 is absorbed by the medium (refrigerant etc.) flowing through the conduit 93. The medium flows through the heat radiating pipe 91, and the heat is absorbed by the heat absorbing portion 21 of the heat pump 20. By reusing the fluid, the operation cost can be reduced.

本実施形態において、システムS2は、外部装置95における熱需要情報(要求温度、要求流量)、電気ヒータ48の出力情報(温度など)、及びヒートポンプ20に対する低温熱源情報(外部装置90における排熱情報など)をそれぞれ検出するセンサを必要に応じて有する。制御装置18は、各種情報に基づき、システムS2全体を統括的に制御することができる。   In the present embodiment, the system S2 includes heat demand information (required temperature, required flow rate) in the external device 95, output information (temperature, etc.) of the electric heater 48, and low-temperature heat source information for the heat pump 20 (exhaust heat information in the external device 90). Etc.) as necessary. The control device 18 can comprehensively control the entire system S2 based on various information.

本実施形態において、制御装置18は、ヒートポンプ20を、部分負荷状態を含む全負荷と無負荷の間の負荷状態で運転制御することができる。本実施形態によれば、ヒートポンプ20の部分負荷運転と電気ヒータ48によるバックアップとを含む制御により、システムS2全体のエネルギー効率の向上が図られる。   In the present embodiment, the control device 18 can control the operation of the heat pump 20 in a load state between a full load including a partial load state and no load. According to the present embodiment, the energy efficiency of the entire system S2 can be improved by the control including the partial load operation of the heat pump 20 and the backup by the electric heater 48.

また、本実施形態において、ヒートポンプ20を用いて加熱した被加熱流体としての空気(外部装置95に供給される流体)を、電気ヒータ48を用いてさらに加熱することができる。そのため、比較的高温の流体を外部装置95に供給でき、比較的高レベルの熱需要にも柔軟に対応できる。   In the present embodiment, air (fluid supplied to the external device 95) as a fluid to be heated heated using the heat pump 20 can be further heated using the electric heater 48. Therefore, a relatively high temperature fluid can be supplied to the external device 95, and it can flexibly respond to a relatively high level of heat demand.

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されることはない。上記説明において使用した数値は一例であって、本発明はこれに限定されない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付の請求の範囲によってのみ限定される。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to said embodiment. The numerical value used in the above description is an example, and the present invention is not limited to this. Additions, omissions, substitutions, and other modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. The present invention is not limited by the above description, but only by the appended claims.

S1、S2:熱供給システム、20:ヒートポンプ、12:第1加熱装置(第1装置)、14:第2加熱装置(第2装置)、16:供給装置、18:制御装置、40:ボイラ、42:燃焼室、48:電気ヒータ、62:第1加熱部、64:第2加熱部、63:混合部(混合器)、64:出力部、70:第1戻り経路、72:第2戻り経路、90,95:外部装置、142:予熱部(給水加熱部)、144:加熱部。   S1, S2: heat supply system, 20: heat pump, 12: first heating device (first device), 14: second heating device (second device), 16: supply device, 18: control device, 40: boiler, 42: combustion chamber, 48: electric heater, 62: first heating unit, 64: second heating unit, 63: mixing unit (mixer), 64: output unit, 70: first return path, 72: second return Route, 90, 95: External device, 142: Preheating part (feed water heating part), 144: Heating part.

Claims (4)

外部装置に向けて空気を供給する供給装置と、
第2流体が流れるヒートポンプを含む第1装置であって、前記第2流体の熱が前記空気に伝達可能な前記第1装置と、
前記第1装置からの前記空気を加熱する第2装置と、
前記ヒートポンプを、部分負荷状態を含む全負荷と無負荷の間の負荷状態で運転制御する制御装置と、を備え
前記第2装置は第3流体を加熱し、前記第3流体の熱が前記第1装置からの前記空気に伝達可能であり、
前記ヒートポンプは、前記第2装置から排出された前記第3流体からの熱を吸収可能な吸熱部を有し、
前記吸熱部は、前記外部装置から排出された前記空気からの熱をさらに吸収可能であり、
前記第2装置は、前記空気を加熱する燃焼室を有するボイラーであり、
前記制御装置は、前記外部装置において要求される前記空気の流量と、一次エネルギー効率とに基づいて、前記ヒートポンプの負荷割合を制御する
熱供給システム。
A supply device for supplying air to an external device;
A first device including a heat pump through which a second fluid flows, wherein the first device is capable of transferring heat of the second fluid to the air;
A second device for heating the air from the first device;
A controller for controlling the heat pump in a load state between a full load and a no load including a partial load state , and
The second device heats a third fluid, and heat of the third fluid can be transferred to the air from the first device;
The heat pump has a heat absorption part capable of absorbing heat from the third fluid discharged from the second device,
The heat absorbing part can further absorb heat from the air discharged from the external device,
The second device is a boiler having a combustion chamber for heating the air;
The control device controls a load ratio of the heat pump based on a flow rate of air required in the external device and a primary energy efficiency.
Heat supply system.
前記第2装置は、前記ヒートポンプを流れる前記第2流体の熱が前記第3流体に伝わる予熱部と、前記予熱部からの前記第3流体を加熱する加熱部と、を有する、請求項に記載の熱供給システム。 The second apparatus includes a preheater heat of the second fluid flowing through the heat pump is transferred to the third fluid, and a heating unit for heating the third fluid from the preheating unit, in claim 1 The heat supply system described. 前記制御装置は、前記ヒートポンプに外部から供給される低温熱源の温度および流量に関する情報と、前記外部装置において要求される前記空気の流量と、前記第2装置の出口条件と、一次エネルギー効率とに基づいて、前記ヒートポンプの負荷割合と、前記予熱部における前記第3流体の加熱量と、を制御する、請求項1又は2に記載の熱供給システム。 The control device includes information on a temperature and a flow rate of a low-temperature heat source supplied from the outside to the heat pump, a flow rate of the air required in the external device, an outlet condition of the second device, and a primary energy efficiency. The heat supply system according to claim 1 or 2 , wherein a load ratio of the heat pump and a heating amount of the third fluid in the preheating unit are controlled based on the heat pump. 前記空気を加熱した前記第2流体がその後で前記第3流体を加熱する、請求項から請求項のいずれか一項に記載の熱供給システム。 Heating the third fluid wherein the second fluid heating the air is thereafter, heat supply system according to any one of claims 1 to 3.
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